PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)研究

山西信息規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 侯翠萍 郭永強(qiáng) 連瑞峰

PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)研究

山西信息規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 侯翠萍 郭永強(qiáng) 連瑞峰

在光纖接入網(wǎng)絡(luò)中，PON技術(shù)由于具有傳輸距離遠(yuǎn)、速率高、成本低等優(yōu)勢(shì)，其在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。本文以PON技術(shù)為研究視角，詳細(xì)介紹PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則，并提出PON各組成部分（OLT、ODU、ONU）規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)情況，以期為PON技術(shù)的發(fā)展提供一定借鑒和指導(dǎo)。

PON；全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；OLT；ONU；規(guī)劃與部署

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求日益增加，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出更高的要求。為滿足市場(chǎng)的實(shí)際需求，通信技術(shù)也隨之發(fā)展。其中，光通信技術(shù)則成為發(fā)展的主方向，通信主干網(wǎng)絡(luò)通過多年變化，主干層則向著高速率、智能化全光網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。而接入網(wǎng)也要向著光纖化、低成本、寬帶化的方向發(fā)現(xiàn)，其中，PON作為新型光纖接入網(wǎng)技術(shù)脫穎而出。PON核心技術(shù)就是信道共享技術(shù)，展現(xiàn)在雙向傳輸、多址接入兩個(gè)方面。PON是指在光配線網(wǎng)內(nèi)只包含光分路器等無源器件，無需配置比較貴重的有源電子設(shè)備，不具有各類電子器件和電源。本次研究在深入分析PON技術(shù)基礎(chǔ)上，介紹PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及建設(shè)策略，對(duì)PON發(fā)展具有重要的意義。

1.概述PON技術(shù)

PON (無源光網(wǎng)絡(luò))就是光纖分布網(wǎng)內(nèi)不包含任意一個(gè)有源設(shè)備，其核心技術(shù)為信道共享技術(shù)。PON系統(tǒng)包括OLT（光線路終端）、ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）、ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）三部分組成，見圖1。其中，OLT一般設(shè)置在中心機(jī)房，ONU則放置在用戶側(cè)，ODN作為連接ONU與OLT的無源設(shè)備，其實(shí)際應(yīng)用要針對(duì)相應(yīng)的場(chǎng)景展開操作[1]。PON系統(tǒng)能夠提供語音、視頻等業(yè)務(wù)接入，業(yè)務(wù)具有較好的透明性，達(dá)到全業(yè)務(wù)接入與三網(wǎng)合一的效果。由于光纖傳輸距離能夠達(dá)到數(shù)百公里，因此，實(shí)際物理傳輸層距離瓶頸在收發(fā)光信號(hào)設(shè)備上，其標(biāo)準(zhǔn)距離為20km[2]。此外，PON系統(tǒng)中ODN部分并未設(shè)置電子部件，不需要電源供應(yīng)，因此，極易展開鋪設(shè)，基本上無需維護(hù)且維護(hù)成本較低。而其設(shè)備比較簡(jiǎn)單，PON系統(tǒng)對(duì)于局部資源占用較少，系統(tǒng)初期投入較低，容易進(jìn)行擴(kuò)展，投資回報(bào)率更高。加之，PON系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，因自身就是為電信運(yùn)營(yíng)上提供各種業(yè)務(wù)接入而設(shè)計(jì)的技術(shù)方案，其對(duì)帶寬的分配及保證均要有一套完整的體系。在各業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量、優(yōu)先級(jí)保證等技術(shù)支持上，提供各類應(yīng)用解決手段。這種情況下，用戶可依據(jù)接入設(shè)備的重要性，分別設(shè)定相應(yīng)的服務(wù)等級(jí)，對(duì)重要的用戶及應(yīng)用設(shè)備，設(shè)計(jì)及時(shí)、可靠的響應(yīng)機(jī)制，從而設(shè)計(jì)多業(yè)務(wù)、不同服務(wù)等級(jí)的接入系統(tǒng)。如今，PON網(wǎng)絡(luò)通常采用樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種帶寬共享的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能提供更靈活的帶寬分配。對(duì)終端接入不需要增設(shè)主干線路，系統(tǒng)在設(shè)置增加動(dòng)態(tài)測(cè)距及分配時(shí)隙技術(shù)時(shí)， 增設(shè)或拆除終端均不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行[3]。所以，如果系統(tǒng)需要進(jìn)行擴(kuò)展，只需改動(dòng)一小部分即可，為落實(shí)工程提供更靈活的解決方案?？傊?，由于PON系統(tǒng)具有服務(wù)范圍廣、占用資源量少、維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)營(yíng)及管理成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為實(shí)現(xiàn)光纖接入最佳的方案。

圖1 PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

2.PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃遵循的原則

2.1 遵循市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的原則

市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)就是實(shí)施PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，要求進(jìn)一步明確建設(shè)全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求、對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模式、預(yù)計(jì)目標(biāo)等。創(chuàng)建PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的原動(dòng)力就是市場(chǎng)，為滿足市場(chǎng)實(shí)際需求，電信運(yùn)營(yíng)商建設(shè)多樣性主要針對(duì)業(yè)務(wù)需求的差異性展開。即使對(duì)相同運(yùn)營(yíng)商而言，基于不同地域和時(shí)期，也會(huì)出現(xiàn)各不相同的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式。

2.2 遵循易擴(kuò)展及可實(shí)施原則

PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)逐漸把光終端設(shè)備向終端使用者延伸的過程，在實(shí)施PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，要將光纖網(wǎng)絡(luò)具體要求考慮在內(nèi)，以此保障PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)容易擴(kuò)展的特點(diǎn)。加之，不同技術(shù)光源網(wǎng)絡(luò)因光功率衰耗問題，自O(shè)LT至ONU之間的傳輸有一定局限性，例如：EPON理論傳輸最大距離為20km，GPON能夠達(dá)到50-60km、實(shí)施PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，應(yīng)在具體了解各廠家產(chǎn)品基礎(chǔ)上，開展科學(xué)合理的計(jì)算，以獲得可行的規(guī)劃方案[4]。

2.3 遵循投資有效性原則

該原則就是開展PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)不僅要為社會(huì)提供最優(yōu)的服務(wù)，也能為企業(yè)獲取經(jīng)濟(jì)利益。而只是獲得較低回報(bào)率或無投資回報(bào)的全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，表明其并未按照投資有效性原則展開設(shè)計(jì)。因此，對(duì)PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃操作時(shí)，必須深入分析建設(shè)、運(yùn)營(yíng)成本及收入預(yù)期狀況，考慮其最終獲得經(jīng)濟(jì)效益。

3.OLT、ODU及ONU規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)

PON接入網(wǎng)絡(luò)依據(jù)用戶的不同類型，配置各不相同的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及類型。主要?jiǎng)澐譃橐韵氯N場(chǎng)景，（1）FTTH（光纖到每戶）、FTT0（光纖至辦公室）、FTTB(光纖到每棟樓)，應(yīng)用場(chǎng)景如圖2所示。

圖2 PON系統(tǒng)具有應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 OLT規(guī)劃設(shè)計(jì)與詳細(xì)部署

推薦OLT運(yùn)用機(jī)架式大容量OLT設(shè)備，每一個(gè)匯聚機(jī)房均設(shè)置1套OLT設(shè)備，設(shè)定雙主控、雙電源，大大提升設(shè)備運(yùn)行可靠性。OLT最合理的覆蓋半徑處在5km以下，其覆蓋用戶達(dá)到1-2萬左右[5]。依托FTTH方法，每一個(gè)EPON、GPON分別能夠接入32用戶、64-128用戶。

進(jìn)行全業(yè)務(wù)設(shè)備組網(wǎng)，要基于實(shí)際需求下，充分調(diào)查所有用戶，以此明確最終的目標(biāo)用戶，并開展網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及建設(shè)。全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)總規(guī)劃要以目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，對(duì)于遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)劃，應(yīng)以準(zhǔn)確把握方向?yàn)橹鳎谝?guī)劃則以目標(biāo)客戶接入計(jì)劃，詳細(xì)設(shè)計(jì)相應(yīng)的建設(shè)方案，以此指導(dǎo)合理分配投資和建設(shè)安排。每一個(gè)本地網(wǎng)均按照目標(biāo)用戶數(shù)量、覆蓋距離及業(yè)務(wù)發(fā)展劃分為各大區(qū)，目標(biāo)客戶主要包含兩類：（1）政府或企業(yè)用戶、物理樓宇、高校等，這類用戶依據(jù)效益優(yōu)先的原則，根據(jù)運(yùn)營(yíng)收入、成員規(guī)模等展開排序，排名處在前30%左右在網(wǎng)政企客戶屬于目標(biāo)客戶；（2）家庭用戶，這類客戶中老小區(qū)或不具有改造條件的小區(qū)，不考慮強(qiáng)制性接入新建小區(qū)以無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋及接入需求為主。明確客戶目標(biāo)后，要實(shí)施全業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)劃分。分區(qū)原則依據(jù)規(guī)劃目標(biāo)客戶分布狀況，城市的行政區(qū)主要根據(jù)鐵路、河流、公園及妨礙光纜線路穿過的大型障礙為界限，并結(jié)合城市已有的通信管道，將城市劃分為網(wǎng)絡(luò)狀區(qū)塊。每個(gè)區(qū)塊作為一個(gè)全業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)，其接入面積建議控制在密集城區(qū)、郊區(qū)分別為5-10km2、15-30km2，一般城區(qū)建議為10-15km2[7]。

全業(yè)務(wù)分區(qū)完成后，挑選光纜條件較好或具有裝機(jī)條件的機(jī)房設(shè)置OLT設(shè)備，這種設(shè)備對(duì)日常維護(hù)工作有較高的要求，不適宜在基站、小區(qū)機(jī)房等方面進(jìn)行部署，可以單獨(dú)規(guī)劃出綜合業(yè)務(wù)機(jī)房。建議每一個(gè)OLT節(jié)點(diǎn)設(shè)定一套OTN設(shè)備，運(yùn)用OTN+PON聯(lián)合組網(wǎng)方法，隨之把OTN設(shè)備組成城域傳輸網(wǎng)絡(luò)匯聚環(huán)，并將OLT業(yè)務(wù)借助OTN承載至中心機(jī)房數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備上，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 全業(yè)務(wù)設(shè)備組網(wǎng)具體結(jié)構(gòu)

3.2 ODU規(guī)劃設(shè)計(jì)及部署

ODU主要由光纖光纜、光分路器、光纜交接箱等無源器件組成，OLT到達(dá)光交接點(diǎn)屬于主配線光纜，光交接點(diǎn)至網(wǎng)絡(luò)箱及光分路器為輔配線光纜[8]。接入層光纜就是由匯聚節(jié)點(diǎn)至信息點(diǎn)之間光纜，其主要分為主配線層、輔配線層及引入層光纜三部分。實(shí)際組網(wǎng)要按照“主干穩(wěn)定、配線靈活”原則展開，必須優(yōu)先考慮充分運(yùn)用已有資源，先創(chuàng)建主配線層光纜，明確主配線層光纜具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，再依據(jù)具體情況發(fā)展輔配線層。主配線層光纜可直接運(yùn)用已有的主干光纜資源，依據(jù)光交接區(qū)域用戶業(yè)務(wù)分布狀況設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)墓饫|芯數(shù)，通常選定48-144芯[9]。如果并未達(dá)到光纜的條件，必須考慮重新設(shè)置主配層光纜，建議運(yùn)用環(huán)網(wǎng)型結(jié)構(gòu)建設(shè)模式。輔配線層光纜特別是城郊地區(qū)或小城鎮(zhèn)，因用戶密度較低，業(yè)務(wù)種類相對(duì)簡(jiǎn)單，建設(shè)初期可考慮使用樹狀型或星型結(jié)構(gòu)，等到用戶真正發(fā)展起來后，逐步建設(shè)為環(huán)網(wǎng)。

引入層主要包括光分配點(diǎn)及用戶接入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最終用戶接入。引入層光纜需要不斷減輕光纜重量、減少外徑，促使其便于施工。通常運(yùn)用樹形或者星形結(jié)果，對(duì)某些纖芯具有特殊要求的用戶，可考慮使用環(huán)形。引入光纜要以大力發(fā)展業(yè)務(wù)為主要驅(qū)動(dòng)力，芯數(shù)通常由客戶性質(zhì)決定，例如：重要且忠誠(chéng)度較高的企業(yè)對(duì)纖芯有額外要求，一般考慮用8芯，2芯使用，6芯作為備用[9]。一般用戶采用6芯，2芯運(yùn)用，4芯備用。

光交接點(diǎn)就是對(duì)接入層光纜實(shí)施靈活調(diào)度的節(jié)點(diǎn)，其從業(yè)務(wù)需求、網(wǎng)絡(luò)安全、管理資源等方面展開設(shè)置。光交接點(diǎn)通常選定用戶密度比較大、管孔資源豐富處，便于光纜出入和配線建設(shè)。一個(gè)光交接節(jié)點(diǎn)的覆蓋面是以500-1000m為半徑的工業(yè)區(qū)、開發(fā)區(qū)或住宅區(qū)等，具體要依據(jù)光交接區(qū)域用戶分布密度展開設(shè)計(jì)，郊區(qū)或鄉(xiāng)村則依據(jù)業(yè)務(wù)需求逐步擴(kuò)大覆蓋范圍。光交接點(diǎn)挑選在具有豐富光纜資源、施工方便、面積較大的自有基站，在基站中設(shè)定室內(nèi)ODF開展調(diào)度工作。而室外光交接箱要選定在地理位置穩(wěn)定、光纜出入方便等不受市政建設(shè)影響的區(qū)域。此外，盡可能避開高壓產(chǎn)生的干擾，也不要設(shè)置在高溫、易燃易爆的區(qū)域。設(shè)計(jì)室外光交接箱時(shí)，要綜合考慮與各種廣告、車站牌及燈箱，有效解決妨礙市政建設(shè)、影響市容等問題。

光分配點(diǎn)作為不同級(jí)別輔配線層光纜或輔配線層和引入層光纜的交匯點(diǎn)，輔助光交接點(diǎn)調(diào)度及光纖資源。光分配點(diǎn)通常以獨(dú)處的建筑物或建筑群作為接入?yún)^(qū)，在城市建筑中相對(duì)密集的區(qū)域，充分考慮商務(wù)樓、辦公樓、金融結(jié)構(gòu)等單一設(shè)計(jì)光分配點(diǎn)。接入集團(tuán)客戶時(shí)，ODN極易運(yùn)用1級(jí)分光部署方法。由于家庭用戶比較密切，ODN網(wǎng)絡(luò)建議使用1級(jí)分光方法展開部署。此外，為有效提升PON口利用率，光分路器可應(yīng)用二級(jí)分光模式，以此滿足不同距離和區(qū)域ONU終端接入，不建議運(yùn)用三級(jí)或者三級(jí)以上的分光模式。

3.3 ONU規(guī)劃設(shè)計(jì)及部署

ONU規(guī)劃及部署要依據(jù)不同類型用戶的需求及應(yīng)用場(chǎng)景，配置在不同的地方，具體要針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景展開分析：（1）FTTH：一般情況下，高檔別墅區(qū)、家庭用戶及重要政企客戶比較適用這種模式，ONU直接設(shè)置在用戶室內(nèi)，依據(jù)用戶要求進(jìn)行配置，如：USB接口、10/100/1000BASE_T/X及POTS接口等。（2）FTTB：用戶相對(duì)集中的小區(qū)比較適用此種模式，通過多用戶ONU集中進(jìn)行放置，其能夠直接對(duì)24個(gè)10/100MBase — T接口進(jìn)行配置，也能設(shè)置POTS有效解決VoIP語音業(yè)務(wù)，可以利用PON+WIFI形式接入用戶。對(duì)于僅有雙絞線的老式樓房，建議設(shè)置FTTB+DSL接入模式[10]。但考慮小區(qū)及商務(wù)樓盤用戶入住率比較低，初期ONU設(shè)備端口數(shù)量可根據(jù)總用戶50%確定，后期ONU設(shè)置依據(jù)用戶業(yè)務(wù)逐漸增加。（3）FTT0：物理樓宇、大型公司及酒店比較適合這種模式，ONU能夠直接設(shè)置在辦公區(qū)域，其可以直接配置24個(gè)10/100MBase — T接口，也能夠配置POTS對(duì)VoIP語音業(yè)務(wù)進(jìn)行解決，通過五類線鋪設(shè)至用戶終端設(shè)備，部署位置見圖4。

圖4 ONU具體部署位置簡(jiǎn)圖

結(jié)論

綜上所述，全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及建設(shè)涉及多個(gè)方面的問題，對(duì)PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，不僅要考慮已有及未來業(yè)務(wù)發(fā)展需求，也應(yīng)把投資、產(chǎn)出合理性考慮在內(nèi)，通過對(duì)市場(chǎng)細(xì)致的分析和調(diào)查，運(yùn)用合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案方可建設(shè)更優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)。本文以PON結(jié)構(gòu)為研究視角，進(jìn)一步闡述PON全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)遵循的原則，并提出PON系統(tǒng)中OLT、ONU等部分規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)情況，以期為類似研究提供一定指導(dǎo)。

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侯翠萍（1974—），女，山西平遙人，本科，山西信息規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司數(shù)據(jù)通信工程師，研究方向：數(shù)據(jù)通信接入。